一种抑制流体激振力的自动调心球密封机构的制作方法

本发明涉及一种抑制流体激振力的自动调心球密封机构。

背景技术：

透平机械中密封起着抑制流体泄漏、提高机组经济性的重要作用。然而旋转机械密封在抑制流体泄漏的同时还会产生激振力，影响转子稳定性。为此人们在传统疏齿密封的基础上，通过改变密封本身的结构提出了蜂窝、刷式、反旋流、阻尼、螺旋槽、阶梯、混合等新型密封型式，取得了一定的效果。

上述密封可以统一看作是固定式密封，即外界工况的变化不会引起密封结构的自适应改变。上世纪90年代，美国提出可调密封概念，其主要思想是引入一股气流到密封背部，通过改变气体压力来改变动静间隙。1990年，美国GE公司研发了正压密封，通过引入高压蒸汽来手动控制密封块的开合。1995年，日本东芝公司提出了采用压力波纹管控制的可调密封。然而，转子在实际转动过程中除了有一定偏心之外，还存在一定量的倾斜或弯曲变形。

已有研究表明，目前存在的问题包括：

(1)偏心距、偏转角度对泄漏量影响较小；

(2)偏转角度、偏心距与径向力和切向力基本呈线性关系，偏转角度、偏心距对径向力的影响较切向力大，由于转子倾斜，径向力随转速和偏心距的增大而逐渐降低；

(3)转子倾斜角度的增加会使转子周期解稳定性变差，失稳区宽度增大。

而且，由于以上问题的存在，流体激振问题不可能得到根本解决。因此，有必要提出一种能较小透平机械内部密封引起的流体激振力，并提高透平机械性能的抑制流体激振力的自动调心球密封机构。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能较小透平机械内部密封引起的流体激振力，并提高透平机械性能的抑制流体激振力的自动调心球密封机构。

本发明的技术方案如下：一种抑制流体激振力的自动调心球密封机构，包括内表面设有球面滚道的外壳体和外表面设有至少一个滚道的密封块和与所述密封块密封连接的转子；在所述密封块的滚道和所述外壳体的球面滚道之间还设有至少一列滚珠，每一所述滚道对应设置一个列所述滚珠；每一所述滚珠与所述外壳体的球面滚道为点接触，且每一所述滚珠与相对应的所述密封块的滚道为弧面接触；所述密封块围绕并密封于所述转子的外表面，并跟随所述转子偏转。

优选地，所述外壳体的球面滚道的曲率中心与所述自动调心球密封机构的密封中心一致。

优选地，还包括设在所述密封块和所述转子之间的密封齿，且所述密封齿的齿轮朝向所述密封块的一侧设置，并与所述密封块的内表面密封连接；所述密封齿围绕所述转子的外表面，并与所述转子的外表面之间形成密封通道。

本发明的有益效果在于：所述抑制流体激振力的自动调心球密封机构可以自动补偿由于轴的挠曲和壳体变形产生的同轴度误差，进而减小由于转子倾斜或挠曲变形引起的流体激振力，从而提高所述自动调心球密封机构的抗流体激振能力。

附图说明

图1是本发明实施例提供的自动调心球密封机构在同心时的结构状态示意图；

图2是图1所示自动调心球密封机构在转子倾斜时的结构状态示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

除非上下文另有特定清楚的描述，本发明中的元件和组件，数量既可以单个的形式存在，也可以多个的形式存在，本发明并不对此进行限定。本发明中的步骤虽然用标号进行了排列，但并不用于限定步骤的先后次序，除非明确说明了步骤的次序或者某步骤的执行需要其他步骤作为基础，否则步骤的相对次序是可以调整的。可以理解，本文中所使用的术语“和/或”涉及且涵盖相关联的所列项目中的一者或一者以上的任何和所有可能的组合。

请参阅图1，是本发明实施例提供的自动调心球密封机构在同心时的结构状态示意图。本发明实施例提供的抑制流体激振力的自动调心球密封机构包括包括内表面设有球面滚道2的外壳体1、至少一列滚珠3、外表面设有至少一个滚道4的密封块5、与所述密封块5密封连接的密封齿6和与所述密封齿6密封连接的转子7。优选地，所述滚珠3是钢球。

其中，所述自动调心球密封机构的密封中心就是所述转子7的转动中心。

在本实施例中，所述外壳体1的球面滚道2的曲率中心与所述自动调心球密封机构的密封中心一致。

所述密封块5的每一所述滚道4对应设置一列所述滚珠3。在本实施例中，所述密封块5的外表面设置有两个所述滚道4，相对应地，所述自动调心球密封机构设置有两列所述滚珠3，且每一列所述滚珠3沿一个所述滚道4滚动。可选择的，根据实际情况的需要，所述密封块5的外表面还可以设置有一个或者至少两个所述滚道4，相对应地，所述自动调心球密封机构可以设置一列或者至少两列所述滚珠3，本发明对此不做限定。

在本实施例中，每一所述滚珠3与相对应的所述密封块(5)的滚道(4)为弧面接触；每一所述滚珠(3)与所述外壳体(1)的球面滚道(2)为点接触。优选地，每一所述滚珠3与相对应的所述密封块(5)的滚道(4)为椭圆弧面接触。

所述密封齿6设在所述密封块5和所述转子7之间，且所述密封块5通过所述密封齿6围绕并密封于所述转子7的外表面。

在本实施例中，所述密封齿6的齿轮朝向所述密封块5的一侧设置，并与所述密封块5的内表面密封连接；而且，所述密封齿6围绕所述转子7的外表面，并与所述转子7的外表面之间形成密封通道。

因此，在所述自动调心球密封机构内，如果所述转子7偏转，则所述密封齿6带动所述密封块5跟随所述转子7偏转。

此外，所述自动调心球密封机构的工作原理如下：

所述自动调心球密封机构内设有两列所述滚珠3，每一列所述滚珠3嵌于所述密封块5外表面相对应地滚道4内；所述外壳体1的内表面为球面滚道2，且所述球面滚道2的曲率中心与所述自动调心球密封机构的密封中心一致，因此，可以自动补偿由于轴的挠曲和壳体变形产生的同轴度误差。

请再参阅图1，此时，所述转子7与所述密封块5和所述外壳体1同心，在这种情况下，所述自动调心球密封机构内流体激振力为零。

请参阅图2，是图1所示自动调心球密封机构在转子倾斜时的结构状态示意图。此时，所述密封块5受到由于所述转子7倾斜所引起的气流力作用，也自动发生偏转，直到所述密封块5与所述转子7同心，气流力为零。

相较于现有技术，本发明提供的抑制流体激振力的自动调心球密封机构可以自动补偿由于轴的挠曲和壳体变形产生的同轴度误差，进而减小由于转子倾斜或挠曲变形引起的流体激振力，从而提高所述自动调心球密封机构的抗流体激振能力。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。